網(wǎng)架式客車底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及焊接工藝

劉鵬　李永國

【摘 要】隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，網(wǎng)架式客車底架成為現(xiàn)代客車車架的發(fā)展趨勢(shì)。本文主要介紹了網(wǎng)架式客車底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接難點(diǎn)，并對(duì)其焊接工藝進(jìn)行了分析，提出了將客車底架分為前、中、后三段，先對(duì)各段總成進(jìn)行拼焊，再將三段總成組焊成網(wǎng)架式底架的工藝流程，總結(jié)了底架焊裝夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與焊接過程中的工藝，旨在為網(wǎng)架式客車底架的設(shè)計(jì)、技術(shù)人員提供參考，促進(jìn)網(wǎng)架式客車的革新和完善，使其可以更好地為人們的生活提供便利。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)架式客車；底架；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；焊接工藝

客車底架的作用主要有兩個(gè)：1.為客車的發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向系、變速箱以及前后懸掛等構(gòu)件提供支撐；2.底盤零件外力的承受者，并可以將這些外力傳遞給客車的其它部位，減輕客車底架的負(fù)重。這就要求客車底架要有足夠的強(qiáng)度，能夠承擔(dān)車身及乘客的重量，還要有足夠的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。如何在確保經(jīng)濟(jì)效益的前提下保證其剛度和強(qiáng)度的要求，成為網(wǎng)架式客車底架研究的難點(diǎn)。因此，我們要在充分了解網(wǎng)架式客車底架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其焊接工藝進(jìn)行研究、探討，力求找到最佳方案。

1 網(wǎng)架式客車底架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

網(wǎng)架式客車的底架組成部分主要為兩端的牽引梁、枕梁，分屬左右兩邊的側(cè)梁，中部的過渡橫梁以及客車的地板梁、機(jī)組安裝梁等。除地板梁和左右側(cè)梁外，其余車體底架結(jié)構(gòu)皆由不超過10mm公稱厚度的中厚板件或型鋼板通過拼焊制成。

第一，在車體底架的各個(gè)構(gòu)件中，牽引梁是最重要的部件，它負(fù)責(zé)大部分縱向車鉤拉伸力和壓縮力的承載和傳遞。為傳遞、分散縱向力，提高底架整體的抗扭剛度，牽引梁往往設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且具有明確的力傳遞路徑；牽引梁的兩級(jí)通常設(shè)計(jì)成向內(nèi)收縮的形態(tài)，以對(duì)應(yīng)司機(jī)室的流行性；為加大司機(jī)室空間的凈高，牽引梁的上平面一般設(shè)計(jì)成比車架的上平面低110m。

第二，機(jī)組安裝梁主要負(fù)責(zé)底架上、下方的動(dòng)態(tài)及靜態(tài)荷載的承擔(dān)和傳遞，并為車體底架下方的機(jī)組系統(tǒng)的安裝提供平臺(tái)。因此，機(jī)組安裝梁的設(shè)置必須考慮機(jī)組系統(tǒng)的總體布局；機(jī)組安裝梁由底架中部的梁組焊而成，材料多為冷拔型鋼；為了提高車下空間的利用率，機(jī)組安裝梁的截面高度通常設(shè)計(jì)為側(cè)梁高度的一半。

第三，地板梁是底架上方的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，材料多為薄板折壓件。這種網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)可以將地板上的荷載均勻地傳遞給客車底架，避免局部超負(fù)荷而造成破壞；利用網(wǎng)格的形狀，可以更好地對(duì)底架進(jìn)行規(guī)劃，為走線及走管留出專用通道；網(wǎng)格結(jié)構(gòu)內(nèi)用隔熱降噪的材料加以填充，還可以改善客車內(nèi)的乘車環(huán)境。

第四，塔柱橫梁由鋼板拼焊而成，為箱型梁，在連接上方塔柱的接口處為作業(yè)斗留有線管過孔。通過車體中央的塔柱將客車上方的作業(yè)斗與底架上的塔柱橫梁連接起來，加強(qiáng)了客車車體的整體性。

2 網(wǎng)架式客車底架的焊接難點(diǎn)

客車的底架焊接體系承載著客車底盤，而車架上的焊縫負(fù)責(zé)承受客車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的動(dòng)載作用。由于客車底架的剛性很大，焊后接頭的收縮力也相應(yīng)較大，所以底架的焊接必須做好前期的分析比較，選擇出最合適的焊接方法以及科學(xué)合理的焊接工藝參數(shù)，把焊縫的線能量控制在規(guī)定范圍之內(nèi)；客車底架擁有上百條的焊縫，它們短小而且相對(duì)集中，又相互交叉，一旦焊接工程中出現(xiàn)加熱不均勻或者重復(fù)加熱的情況，接頭的承載能力就會(huì)大大降低從而降低底架的整體承載力。因此，底架焊接式一定要重視每一條焊縫，對(duì)短焊縫要做好起弧、收弧以及銜接工作，最大程度的避免補(bǔ)縫以降低重復(fù)加熱的頻率，確保接頭有足夠的強(qiáng)度；底架的焊縫不是完全對(duì)稱的，尤其是對(duì)縱梁而言，所以在底架焊接前一定要安排好焊接的順序，最大可能的使焊接對(duì)稱，避免出現(xiàn)焊接變形；在底架零件的裝焊中要盡量保持裝配間隙大小一致，避免因收縮的不均勻造成變形。

總之，底架的焊縫必須要有較高的焊接質(zhì)量，避免因?yàn)楹附尤毕荻霈F(xiàn)脆性斷裂；車體底架總成要達(dá)到產(chǎn)品精度指標(biāo)，對(duì)焊接變形進(jìn)行嚴(yán)格控制；同時(shí)，客車底架的焊接還要盡量使裝焊和脫模工作容易。

3 網(wǎng)架式客車底架的焊接工藝

3.1 底架的焊接工藝流程

根據(jù)網(wǎng)架式客車底架的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行工藝分塊，一般可以分為前、中、后三段。先進(jìn)行前段焊接總成、中斷焊接總成、后段焊接總成的拼焊，再將這三段組焊成車架總成，完成網(wǎng)架式結(jié)構(gòu)底架的拼焊。在焊接的具體過程中，還要在各個(gè)階段期間進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，根據(jù)問題進(jìn)行補(bǔ)焊和校正。最后底架總成組焊好后，要對(duì)底架兩端進(jìn)行適當(dāng)?shù)那懈?，以確保其寬度尺寸的正確。

3.2 底架焊裝夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

客車底架的焊接要保證焊接夾具的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，所以夾具的結(jié)構(gòu)形式、定位塊、夾緊點(diǎn)和定位點(diǎn)都有明確的規(guī)定。夾具要采用臥式的結(jié)構(gòu)；定位塊可以選用L型或U型的結(jié)構(gòu)，其調(diào)整墊片的厚度一般為（2+1+0.5）mm，對(duì)定位塊的標(biāo)準(zhǔn)化確保了夾具定位塊在應(yīng)用過程中的通用性和互換性，為焊裝工作提供了很大的便利；對(duì)主要的定位點(diǎn)采用手動(dòng)夾緊器進(jìn)行加緊，長度不超過1.5m的工件原則上應(yīng)進(jìn)行兩點(diǎn)定位，而彎梁至少要采用三點(diǎn)定位，定位要安全可靠；在確定定位點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)在保證焊接可達(dá)性的情況下使其盡可能地靠近焊接點(diǎn)的位置，從而使焊接后的尺寸精度在最佳范圍之內(nèi)。定位點(diǎn)的位置距離焊接點(diǎn)的位置一般應(yīng)在80-100mm以內(nèi)；客車底架的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，起件時(shí)不小心工件就會(huì)撞到定位器，所以要安裝起件導(dǎo)向裝置。

3.3 底架的焊接工藝

底架的結(jié)構(gòu)材料建議選用焊接性能好且厚度適中的，如Q235A矩形型管和16Mn低合金鋼板，只要裝焊工藝不出現(xiàn)差錯(cuò)，一般不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的斷裂、氣孔。

為了確保焊接接頭的質(zhì)量以及最大程度的避免工件的變形，要對(duì)焊縫間隙進(jìn)行嚴(yán)格的控制。重要構(gòu)件和縱梁總成之間的間隙最好要控制在2mm內(nèi)，其余構(gòu)件可以放寬到3mm，但在接縫部位的5mm圓周內(nèi)和有尖角的地方一應(yīng)要嚴(yán)禁焊接。

因?yàn)槎趸細(xì)怏w保護(hù)焊優(yōu)于焊條電弧焊，成本低、功效好，抗銹、抗裂能力都比較強(qiáng)，且變形較小，操作簡單，所以現(xiàn)在大多數(shù)都采用前者。條件允許的情況下，可以采用二氧化碳和氬氣的混合氣體，這種焊縫的沖擊韌性很高，無論是焊縫內(nèi)部還是外觀質(zhì)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二氧化碳的焊縫，性能更優(yōu)越。這種混合氣體的焊縫將是以后底架焊縫的發(fā)展趨勢(shì)。

在焊接時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)固焊，再由中間向兩端慢慢進(jìn)行對(duì)稱焊接，焊接過程要注意遵循其工藝參數(shù)。

3.4 底架矩形管的加工工藝

在客車底架的零件加工中，底架矩形管的加工是其主要工藝。底架矩形管的加工設(shè)備主要有鋸床、圓鋸機(jī)以及彎管機(jī)等。目前我國的企業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)控雙頭鋸切鉆孔機(jī)和高速自動(dòng)下料機(jī)，這些設(shè)備的運(yùn)用促進(jìn)了加工過程的全自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了工作效率且精度更高，但不太適用于中、小批量的生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

網(wǎng)架式客車底架質(zhì)量輕，減輕了客車自重；結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度高，能更好地承受和傳遞所受負(fù)荷；結(jié)構(gòu)尺寸靈活，使各總成和零件的布置更加自由，并提高了客車空間的利用率；底架遇到損壞時(shí)，可針對(duì)損壞局部進(jìn)行維修、更換。這些優(yōu)勢(shì)決定了網(wǎng)架式客車底架在客車設(shè)計(jì)中的廣受歡迎，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)架式客車底架焊接藝術(shù)的優(yōu)化，提高網(wǎng)架式底架的制造質(zhì)量，使其在客車上得到進(jìn)一步的推廣和運(yùn)用，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為客車的發(fā)展做貢獻(xiàn)。

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[責(zé)任編輯：王楠]